金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)再生系統(tǒng)異常污染堵塞工況的分析研究

摘要 ：HP 平臺(tái)配置金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)脫水及再生系統(tǒng)，上海上儀股份公司用以天然氣脫水至露點(diǎn)合格后外輸。系統(tǒng)使用一定年限后，出現(xiàn)流程嚴(yán)重堵塞污染問(wèn)題，通過(guò)對(duì)堵塞物、工藝流程、操作參數(shù)等相關(guān)因素進(jìn)行分析研究，澄清問(wèn)題根源，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行工況、生產(chǎn)參數(shù)，避免異常污染重復(fù)發(fā)生。

1 概述

HP 平臺(tái)天然氣脫水系統(tǒng)采用金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)溶劑吸收脫水法。天然氣在高壓常溫下脫水，富金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)溶液在低壓和高溫下再生（提濃）。天然氣經(jīng)過(guò)換熱器調(diào)節(jié)到常溫（20 ℃左右），過(guò)濾除去機(jī)械雜質(zhì)和液滴，從底部進(jìn)入脫水塔與從頂部流下的貧金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)逆向接觸脫出其中的水分成為干氣后外輸。吸收了水分的貧醇富液塔底流出，減壓后進(jìn)入重沸器上部的富液精餾柱加熱后進(jìn)入閃蒸罐。閃蒸后的富液通過(guò)過(guò)濾器與活性炭過(guò)濾器除去其中的機(jī)械雜質(zhì)和降解產(chǎn)物并過(guò)濾后換熱后進(jìn)入精餾柱，與來(lái)自重沸器的蒸氣逆流接觸而得到部分提濃。在重沸器內(nèi)富液被加熱至約 200 ℃，通過(guò)蒸餾去處水分，進(jìn)入氣提柱進(jìn)一步提濃成為貧液，經(jīng)換熱器冷卻進(jìn)入緩沖罐。

系統(tǒng)投用 4 年后，出現(xiàn)流程堵塞，進(jìn)行排放解堵，排出部分灰黑色粘稠污物后恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但很快再次發(fā)生堵塞。對(duì)再沸器至緩沖罐之間的管段進(jìn)行拆卸查看，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部充滿黑色、固體物質(zhì)，管道及換熱器被堵塞污染，情況嚴(yán)重。

2 流程堵塞污染原因分析及研究

2.1 堵塞物成分分析

針對(duì)此種堵塞物，利用平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室條件進(jìn)行初步化驗(yàn)和比對(duì)分析。

（1）外觀及性狀。取堵塞物樣品，在室溫下為軟膠狀固體形態(tài)。目測(cè)呈黑色，仔細(xì)辨別，可發(fā)現(xiàn)有灰白色、半透明蠟狀色澤，手觸有滑膩感。用溫箱進(jìn)行不同溫度下熔化試驗(yàn)，判斷熔點(diǎn)（傾點(diǎn)）約 45 ℃，在＞ 45 ℃環(huán)境呈液態(tài)。

（2）互溶性試驗(yàn)。分別用①淡水、②金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)、③柴油、④原油、⑤四氯化碳、⑥石油醚等溶劑進(jìn)行互溶實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)論匯總?cè)缦隆?/p>

（3）加熱沸騰試驗(yàn)。將少量樣品放入燒瓶進(jìn)行加熱試驗(yàn)。樣品加熱半小時(shí)后，溫度達(dá)到 180 ℃，燒瓶?jī)?nèi)熔化的物質(zhì)未見(jiàn)有顏色、性狀的變化。將溫度提高至 190 ℃加熱 30 min，瓶?jī)?nèi)液體仍無(wú)明顯變化。后分別加熱至200℃、220 ℃，樣品無(wú)沸騰、無(wú)結(jié)焦現(xiàn)象。

從化驗(yàn)結(jié)果可以判斷 ：該堵塞物不溶于水溶于油，屬油溶性，熔點(diǎn)為 40 ℃，高溫下不揮發(fā)，因此化驗(yàn)判斷其為蠟質(zhì)重?zé)N。

2.2 蠟質(zhì)重?zé)N形成原因分析

日常生產(chǎn)過(guò)程中，天然氣不可避免攜帶少量輕烴進(jìn)入接觸塔內(nèi)，運(yùn)行過(guò)程中少量輕烴混入了金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)中，并隨甘醇循環(huán)從塔底進(jìn)入閃蒸罐。因閃蒸罐有設(shè)計(jì)缺陷，烴類就越過(guò)閃蒸罐進(jìn)入了再沸爐再沸爐 200 多度的高溫對(duì)輕烴進(jìn)行蒸餾作用，蒸餾的輕組分去放空。

蒸餾到 200 多度尚能不氣化的烴類重組分（蠟質(zhì)和瀝青質(zhì)）殘留在再沸爐內(nèi)，日積月累，持續(xù)聚集，積少成多。積累在再沸爐中的重?zé)N密度較輕，浮于金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)上部，平時(shí)對(duì)運(yùn)行無(wú)什么明顯影響，不易被發(fā)現(xiàn)。

系統(tǒng)切換、啟停時(shí)參數(shù)波動(dòng)，再沸爐液位降到很低時(shí)，累積在再沸爐內(nèi)的大量重?zé)N（此時(shí)還是液態(tài)）進(jìn)入了換熱器流程 ；剛停產(chǎn)的工況下，再沸爐、換熱器及其臨近管線里面已全是液態(tài)重?zé)N而不是金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)。在這種巧合的特殊狀態(tài)下停產(chǎn)，停產(chǎn)以后流程逐漸冷卻至常溫，重?zé)N凝固在管道和換熱器，造成再生流程嚴(yán)重污染和堵塞。可排除該堵塞物是來(lái)自油氣井原生物質(zhì)的可能，而是再沸爐持續(xù)蒸餾作用下，重?zé)N長(zhǎng)期聚集而生成的次生物質(zhì)，積少成多而成。

3 系統(tǒng)優(yōu)化與防范

針對(duì)金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)再生系統(tǒng)中蠟質(zhì)重?zé)N化驗(yàn)分析結(jié)果和生成機(jī)理以及生成成的原因分析研究，通過(guò)系列系統(tǒng)優(yōu)化方案，做好類似污染堵塞防范措施。

保持脫水塔入口過(guò)濾器上下腔液相調(diào)節(jié)閥手動(dòng)打開(kāi)一定開(kāi)度，從過(guò)濾器處及時(shí)排掉氣體所攜帶的烴類，減少烴類進(jìn)入脫水塔混入富金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)入再生系統(tǒng)，從源頭上遏制。

閃蒸罐的液位由原來(lái)的 350 mm 提高到 700 mm，溶液在閃蒸罐內(nèi)的停留時(shí)間從 10 min 漲到 30 min，增加烴類的閃蒸除輕烴效果。同時(shí)，上海上儀股份公司液位提高停留時(shí)間延長(zhǎng)后，烴類與金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)的重力分離效果得到加強(qiáng)，大量烴類從上部溢至油槽，能夠進(jìn)入再沸爐的烴類大幅減少。